3 Kasım 2014 | TEKNİK MAKALE

6.555 kez okundu

GüneÅŸ enerjisi günümüzün ‘iyi haber’ hikâyelerinden biridir. Bugün alternatif enerji pazarının, güneÅŸ enerjisini etkin ve verimli olarak kullanarak yeni hızla büyüyen bir segmenti mevcuttur.

Bugünün dünyasının giderek artan nüfusu ve enerjiye olan doyumsuz isteÄŸi yenilenebilir enerji kaynakları için arayışın en büyük itici gücüdür. Ä°lerleyen güneÅŸ enerjisi teknolojileri imalatı güneÅŸ enerjisi teknolojisini yaratma ve kullanma kabiliyetini büyük ölçüde artırmakta ve neticesinde daha etkin ve verimli sistemler kurulmaktadır. Bu sistemler büyüklük, karmaşıklık ve kurulan tesis sayısı bakımından artmaktadır.

Yangın koruma mühendisleri güneÅŸ enerjisi sistemlerinin devam eden artmasıyla önemli roller üstlenmiÅŸlerdir. Bu teknoloji diÄŸer yeni ve yaratıcı yaklaşımlardan farklı deÄŸildir ve açık olarak belli olan yararları ile aynı zamanda beklemeyen ve düÅŸünülerek yapılmayan sonuçlar da getirmektedir. Bu sonuçlar baÅŸa çıkılmaz veya kontrol edilip yönetme kabiliyetlerinin ötesinde deÄŸildir.

GüneÅŸ enerjisi alanındaki geliÅŸmeler giderek artan bir oranda çoÄŸalmaktadır ve beraberinde emniyeti ve güvenirliÄŸiyle alakalı birçok soru da getirmektedir. Bu geliÅŸmeler mevzuatın, standartların ve mevcut güvenlik altyapısının diÄŸer enstrümanlarının yeniden incelenmesi ve tadil edilmesi ihtiyacını ortaya çıkartmıştır.  Yangın koruma mühendislerinin uzmanlıkları güneÅŸ enerjisi teknolojisinin ilerlemesinde istenmeyen olayların meydana gelmeden önce önlemesi veya karşıt bir olay eÄŸer meydana gelmiÅŸse etkilerinin hafifletilmesi için önemlidir.

GüneÅŸ enerjisi endüstrisinin genel durumu artan bir ÅŸekilde güçlüdür. ABD’de fotovoltaik (PV) sistemleri gelecekteki elektrik enerjisi ihtiyaçlarını desteklemede güçlü bir umut vaat etmektedir.  2012 yılı güneÅŸ enerjisi endüstrisi için enerjinin kullanım kapasitesi ve bu cihazları kullanan tesis sayısının önemli miktarda arttığı üretken bir yıl oldu.

Çoklu pazaryeri göstergeleri bu teknolojinin büyüme gücünü meydana çıkartmaktadır, ÅŸöyle ki: (i) fotovoltaik tesisatların kapasiteleri 2012 yılında bir öncekine göre %80 oranında artmıştır, (ii) birbirini izleyen son altı yılda yıllık kapasite artış oranı yüzde 40’ı aÅŸmıştır. (iii) Son on yıl içinde yıllık büyüme oranı birleÅŸik büyüme oranı yüzde 65’tir, (iv)  toplam tesisi yapılmış kamu hizmet tesisleri kapasitesinde iki buçuk kat artış olmuÅŸ ve (v) binalara dağıtılmış tesisatlarda (özellikle konut, ticari ve kamu binalarında) artış yüzde 36’dır.[i]

GüneÅŸin Gücü

GüneÅŸ enerjisi teknolojisi son yıllarda hızla çoÄŸalmıştır, burada bir dereceye kadar geliÅŸtirilmiÅŸ imalat yöntemleri bu yaklaşımın satın alınabilir seviyelere gelmesini ve kolaylıkla mümkün olmasını saÄŸlamıştır. GüneÅŸ enerjisi üç temel vasıtayla alınır, pasif güneÅŸ enerjisi (yani, enerji binanın tasarımı ve yapımıyla alınır), güneÅŸ termal enerjisiyle (yani, güneÅŸ ışığı ısıya dönüÅŸtürülür), ve fotovoltaik vasıtalarla (yani, güneÅŸ ışığı elektriÄŸe dönüÅŸtürülür).

Yangın koruma mühendisliÄŸi bakışıyla özel ilgi duyulan husus güneÅŸ termal (ısı) enerjisi ve fotovoltaik sistemlerdir.  GüneÅŸ ısı enerjisi sistemleri kapalı bir devre içinde sirküle eden sıvıyı ısıtmayı kapsar ve belli güneÅŸ enerjisiyle ısıtma sistemleri yapıya dikkate alınması gereken bir ağırlık ilave eder. Bunlar aynı zamanda diÄŸer bina sistemleri benzeri acil durumda ilk müdahale vasıtalarına verecekleri zararlardır, örneÄŸin çatıda veya acil durumlarda operasyon yapılan binanın diÄŸer kısımlarında tökezlenme gibi.

Fotovoltaik sistemler güneÅŸ enerjisiyle ısıtma sistemlerinden farklıdır. Burada güneÅŸ enerjisi doÄŸrudan elektrik enerjisine çevrilir. Bu sistemler de güneÅŸ enerjisiyle ısıtma sistemleri benzeri hasarlar meydana getirirler. Burada dikkat edilmesi gereken ilave husus fotovoltaik panellerin güneÅŸ ışığı veya baÅŸka bir ışığa maruz kaldıklarında “on” duruma geçmesidir.

 

Acil bir durumda elektriÄŸin izolasyonu teknik olarak üstesinden gelinmesi gereken zor bir iÅŸtir. Tam ve komple elektriÄŸin kesilmesi güneÅŸ ışığına maruz kalındığında basit bir iÅŸlem deÄŸildir. Ä°lave olarak güneÅŸ ışığının dışında aydınlatma, zarar verecek elektrik çarpmasına neden olacak yeterli bir sebeptir². GüneÅŸ olmadığı zamanlarda da sistemde akım olan batarya birimleri içeren sistemler de içine ilave bir karışıklıkla dahil olmaktadır.

 

Fotovoltaik enerjinin izolasyonu zor olmasına raÄŸmen, bugün, güneÅŸ enerjisi hücreleri seviyesinde enerji izolasyonu saÄŸlayabilen modül seviyesindeki elektronikler, modüller veya paneller gibi yeni geliÅŸmiÅŸ elektrikli sistem yaklaşımlarıyla ele alınmaktadır. Bu yaklaşımlar yeni tesisler için önemli fırsatlar göstermesine raÄŸmen, acil durum ilk müdahale ekipleri hangi sistemlerin bu tarz izolasyon teknolojisi içerdiÄŸi hakkında yaygın olan bilgiden yoksundur. Bu nedenle onların bakış açısından bu teknoloji için imkânlar ve zaman dilimini yaygın olarak monte edilmiÅŸ fotovoltaik sistemlerin mevcut stokunu içine dahil edilmesiyle ilgili önemli sorular ortada durmaktadır.

Kayıp Verilerinin Araştırılması

Yangınlardaki kayıp bilgilerin gözden geçirilmesini kolaylaÅŸtırmak için güneÅŸ enerjisi sistemlerini ilgilendiren bina yapısı yangınları tutuÅŸma noktasına baÄŸlı olarak üç temel tipten biri olarak deÄŸerlendirilebilir, (1) güneÅŸ enerjisi sistemi olan bir binanın dıştan yangına maruz kalması, (2) güneÅŸ enerjisi dışında bir yapıdan kaynaklanan yangın, (3) tutuÅŸma noktası olarak güneÅŸ enerjisi sistemi olan yangın. ³

Bu senaryoların her birini destekleyecek ayrıntılı kayıp bilgisi bu teknolojinin göreceli olarak yeniliÄŸi ve deÄŸerlendirmeye deÄŸecek bilginin toplanması için gereken zamanın uzunluÄŸu nedeniyle eksiktir. ABD Yangın Ä°daresince ve Yangın Olayları Veri Organizasyonu (FÄ°DO)[1] tarafından tutulan Ulusal Yangın Vakaları Raporlama Sistemi NFIRS[2] gibi geleneksel yangın kayıp istatistikleri bu kez nispeten yeni güneÅŸ enerjisi sistemlerini ayırt edecek gerekli ayrıntı seviyesini saÄŸlayamamaktadır.  ABD’de her yıl meydana gelen bina yangınlarının sayısı hakkında ölçülebilir veriler mevcuttur. ÖrneÄŸin, 2012 yılında meydana gelen 480,500 bina yangını sonucunda 2,470 ölüm, 14,700 yaralanma vakası meydana gelmiÅŸtir. Binalarda doÄŸrudan parasal kayıp $9,8 milyardır. Bu yangınlar içinde konut yapıları 381,000 yangın, 2,405 ölüm, 13,175 yaralanma ve $7,2 milyar doÄŸrudan binalara gelen zararla yer almaktadır. ⁴ GüneÅŸ enerjisiyle donatılmış binaların hakiki yüzdesi ve bunlardan yangın vakalarına karışanların sayısı bilinmemekle beraber,  genel beklenti bu verilerin ileride nasıl bir eÄŸilim göstereceÄŸidir. GüneÅŸ enerjisi sistemleri sayısı giderek çok miktarda arttığından normal olarak bina yangınlarına dâhil olanların sayısında da benzer ÅŸekilde artış olacaktır.

Ä°statistiksel verilerin eksik olmasına karşılık, ayrı ayrı yangın olaylarında birkaç vaka incelemesi güneÅŸ enerjisi sistemlerini de kapsayan yangınların anlaşılmasına katkı yapabilir. Bu yangınlardan,  2009 Nisan ayında Bakersfield, Kaliforniya’da meydana gelen çatıya monteli sistemin neden olduÄŸu, ⁵ 2013 Mayısında LaFarge, Wisconsin’de meydana gelen, yangının çatıdaki fotovoltaik sistemin tüm metal çatıyı enerjilemesine⁶ neden olan ve 2013 Eylül ayında Delanco, New Jersey’de tüm bir ticari deponun kaybına neden olan üzerinde 7,000’den fazla panel bulunan bir çatı güneÅŸ enerjisi sistemi ⁷ gibi bazı belirleyici özelliklere sahip birkaçı incelenmiÅŸtir.

Yangın Koruma MühendisliÄŸi Kaygıları

GeliÅŸmiÅŸ imalat teknikleri güneÅŸ enerjisi teknolojilerinin bugünkü fotovoltaik sistemlerin birçoÄŸunun en büyük desteÄŸi olan panel kullanan geleneksel yaklaşımın ötesinde büyümesine imkân saÄŸlamıştır. ÖrneÄŸin, yeni fotovoltaik kumaÅŸlar ve filimler herhangi bir ÅŸekilde, örneÄŸin dikey bir yüzeye, monte edilebilmektedir.

Bir kez daha, bu tehlikeye ve bunların yangında gösterecekleri performansa yönelik, örneÄŸin, sistem elemanlarının yangının dışarı yayılmasına nasıl engel olacağı, direnç göstereceÄŸi veya yardım mı edeceÄŸi gibi soruları da beraberinde getirmiÅŸtir. Ä°lave olarak,   yeni geliÅŸmiÅŸ teknoloji içeren binalar halen itfaiyeciler ve tehlikelerinden haberdar olması gereken diÄŸerleri tarafından tam olarak bilinmeyen fotovoltaik çatı kiremitleri ve çinileri gibi parçalar içermektedir.

GüneÅŸ enerjisi sistem elemanlarının uygun performans gösterdikleri güvencesini veren test yöntemleri halen geliÅŸmektedir.  Sürekli olarak yeni ürünlerin çıkması ve alternatif sistem tasarımlarının tek olma özellikleri mevcut test yöntemlerinin uygulamasını zorlaÅŸtırmaktadır. ÖrneÄŸin, çatı malzemeleri ve gruplarının yangın direnci için mevcut testler çatıya monte edilmiÅŸ fotovoltaik sistemler için uygun olmayabilir. Ä°lave olarak tüm çalışma ömrü boyunca düÅŸünülen, tüm iklim ÅŸartlarına maruz olarak düzgün ve güvenli olarak çalışacağı bilinen güneÅŸ enerjisi sisteminin uzun vadeli performansı hakkında da soru mevcuttur.

 

Daha geniÅŸ bir mühendis topluluÄŸu ise istenmeyen yangından gelen kaybın ötesinde belli kayıp özellikleri hakkında sorular sormaktadır. Bu sorular yapısal yükler, kuvvetli rüzgâra olan direnç kabiliyeti, dolu çarpmasının etkisi ve kar yükü gibi etmenlere yöneliktir. Bu sorular Yangın Koruması AraÅŸtırma Vakfı tarafından en iyi inÅŸaat uygulamalarını gözden geçirmek, bilgilerdeki açıkları belirlemek ve tüm tehlikelere karşı bir deÄŸerlendirme saÄŸlamak için yürütülen bir araÅŸtırma çalışmasında ele alınmıştır. ⁸

 

Acil Durum Ä°lk Müdahale Ekibi Kaygıları

Çatı üstüne kurulu güneÅŸ enerjisi sistemleri ve özellikle fotovoltaik sistemlerle donatılan bina ve yapılar giderek yaygınlaÅŸmaktadır. Yangınla mücadele eden ekipler için, bir bina yangınıyla mücadele ederken herhangi bir itfaiye için bir fotovoltaik sistemle karşılaÅŸmak önceden öngörülecek bir durum deÄŸildir.

Acil durum müdahale ekipleri açısından bakıldığında, fotovoltaik sistemler genel olarak iki geniÅŸ kategoriye ayrılır, yangınla mücadele ekiplerinin taktik ve stratejik çalışmalarına mani olmayacak derecede küçük olanlar ve yangın ekiplerinin yaklaşımlarını olumsuz yönde etkileyecek derecede büyük olanlar. Göreceli olarak küçük sistemlerde, örneÄŸin, tek ailenin oturduÄŸu konut tipi binalarda bulunanlar, yangın ekipleri, sistemin ve çalışmaları sırasında meydana gelecek herhangi bir hasarda etrafında çalışabilir. Buna karşılık tüm çatıyı kaplayan sistemler yangın ekiplerine eriÅŸmek için çok az yer bırakır veya bunlar çok büyük sistemlerdir.

Büyük fotovoltaik sistemler bu nedenle acil durum müdahale ve yangınla mücadele ekiplerinin aynı ölçüde dikkat ve ilgilerini çekmektedir. Büyük sistemler güneÅŸ enerjisi tarlaları ile eÅŸdeÄŸerdir. GüneÅŸ enerjisi tarlaları toprak üzerine, izole edilmiÅŸ ve emniyete alınmış bir arazi parçası içine yapılabilir veya geniÅŸ ticari binaların çatıları üzerine de yerleÅŸtirilebilir. Çok geniÅŸ fotovoltaik sistem örnekleri mega maÄŸazalara yerleÅŸtirilenlerde görülmektedir ve buralarda yangınla mücadele taktikleri ve yolları oldukça sorunludur.

Büyük güneÅŸ tarlaları (binaya deÄŸil toprak üzerine kurulanlar) için yangınla mücadele ekiplerine verilen genel taktik bunları bölgelerindeki enerji santralleriyle aynı kategori içinde deÄŸerlendirmeleridir. Klasik bir enerji santrali, elektrik trafo tesisi veya düÅŸürme istasyonu gibi benzer bir destek tesisi için, yerel itfaiye teÅŸkilatlarına verilen genel talimat genel bir ön planlama yapmaları ve elektrik santralı operatörlerinin açık kılavuzluÄŸu olmadan kesinlikle koruma altına alınmış yüksek voltaj alanlarına girmemeleridir. Çatılarda görülen büyük fotovoltaik sistemlerin olduÄŸu yerlerde bu ekiplerin bir bina yangınıyla mücadele için uygulayacakları taktik ve stratejilere önemli zorluklar çıkartmaktadır.

Bu konu üzerinde yardımcı olabilecek iki çalışma güneÅŸ enerjisi sistemleriyle donatılmış binalarda yangınla mücadele etmek durumunda kalan acil durum ilk müdahale ekiplerine bilgi saÄŸlamaktadır. Birincisi bu konunun geçmiÅŸi üzerine bilgileri de toplayarak yapılan bir çalışmadır. ⁹ Ä°kincisi ise fotovoltaik sistemlerin yangınla mücadele personeline getireceÄŸi elektrik tehlikelerinin tecrübe ve deneye dayalı test açıklamasını içeren daha kapsamlı bir araÅŸtırma çalışmasıdır. ²

Acil Durum Ä°lk Yardım Ekibince GüneÅŸ Enerjisi Kullanımı

Belli alternatif enerji uygulamaları bazı acil durum yönetimi ve acil durum ilk müdahale uygulamaları için enerji kaynağı seçimidir ve bu anlamda güneÅŸ enerjisi önde gelmektedir. Acil duruma hazır olma ve afet planlaması için fotovoltaik sistemlerin kullanılması normal elektrik enerjisi ağından bağımsız olarak alternatif enerjinin açık bir uygulamasıdır.

Bu teknolojinin kullanılmasında kesintisiz güç kaynağının ana desteÄŸi olarak çok sayıda örnek vardır. Yangın istasyonları hemen hemen tüm toplumların bir parçasıdır ve kentle ilgili bu yapılar güneÅŸ enerjisi sistemi uygulamaları için olası adaylardır. Son birkaç on yıl içinde yangın istasyonlarında verimli olarak çalışan güneÅŸ enerjisi uygulamaları olan birçok itfaiye departmanı bulunmaktadır. ^10,11 Bunların bir örneÄŸi Boston’da ÅŸehir dışına giden tahliye yolları için kritik trafik kontrolleri, akaryakıt istasyonu pompaları ve acil durum tahliye panelleri için fotovoltaik destek enerji beslemesi kuran bir giriÅŸimdir.

Uzak bölgelerdeki yangın hizmetleri tesisleri güneÅŸ enerjisini masraf tasarrufu veya benzer nedenler yerine ihtiyaç nedeniyle kullanmaktadır. Bu kentsel/kırsal bölüm arasında olan yerlerdeki tesisatlar için alışılmışın dışında deÄŸildir. Bu bölgelerde yerel kolaylık tesislerinden ticari elektrik enerjisi almak mümkün olmayabilir. ABD Orman Hizmetleri fotovoltaik sistemleri uzun süredir bugün kullandıklarımızdan çok daha geliÅŸmiÅŸ haliyle kullanmaktadır.

Kaliforniya’da ilgi uyandıran bir yaklaşım da uzun süreli kullanımın desteklenmesi için (örneÄŸin söndürülmesi güç yangınlarda) çatı üstü fotovoltaik sistemle çalışan yangın cihazları tesisatlarıdır, fotovoltaik tesisat aynı zamanda telsiz operasyonu ve diÄŸer kritik elektrikle çalışan cihazlar için güvenilir bir elektrik kaynağı saÄŸlar. Örnek olarak, Kaliforniya Körfez bölgesinde San Rafael bir itfaiye bölümü, yangın cihazlarını bu ÅŸekilde donatmıştır. ¹²

Casey C. Grant Yangın Koruma AraÅŸtırmaları Vakfıyla çalışmaktadır.

Referanslar:

1.       Sherwood, S., “ABD GüneÅŸ Enerjisi Pazarı EÄŸilimleri 2012,” Eyaletler arası Yenilenebilir Enerji Konseyi, Latham, NY, 2013.

2.      Backstrom, R. ve Dini, D., “Ä°tfaiyeci GüvenliÄŸi ve Fotovoltaik Tesisler AraÅŸtırma Projesi,” Underwriters Laboratories, Northbrook, IL, 2011.

3.      Grant, C., “GüneÅŸ Enerjisi Sistemleri için Ä°tfaiyeci GüvenliÄŸi ve Acil Durum” Yangın Koruma AraÅŸtırmaları Vakfı, Quincy, MA, 2010.

4.      Karter, M., “ABD’de 2012 yılında yangınlardan meydana gelen,” Ulusal Yangın Koruna DerneÄŸi (NFPA), Quincy, MA, 2013.

5.       “ 05.04.2009 tarihli Çatı Fotovoltaik sistem yangını” Åžehir Günlükleri, P. Jackson - P. Burns, Bakersfield, CA, April 29, 2009.

6.      Millard, K., “La Farge Ä°tfaiye Åžefi dergisi: Organik Vadi Genel Merkezi Batı Ucu, Toplu Hasar,’” WXOW, LaCrosse, WI, Mayıs 14, 2013.

7.       Bayliss, K., Johnson, D. ve Stamm, D. “Dietz & Watson Gıda Deposunu Tahrip 11-Alarmlı yangın” Yerel Haber, Philadelphia, PA, 3 Eylül, 2013.

8.      Wills, R., Milke, J., Royle, S., ve Steranka K., “Ticari Bina Çatılarına Monte Edilen Fotovoltaik Sistemler, En Ä°yi Uygulama Örnekleri ve Tüm Tehlikeleri,” Yangın Koruma AraÅŸtırmaları Vakfı, Quincy, MA, 2014.

9.      Grant, C., “GüneÅŸ Enerjisi Sistemleri için Ä°tfaiyeci GüvenliÄŸi ve Acil Durum.” Yangın Koruma AraÅŸtırmaları Vakfı, Quincy, MA, 2010.

10.   Ross, C., “Ä°ÅŸte GüneÅŸ Geliyor: Acil Tıbbi müdahale ve Afet durumlarında kullanım için GüneÅŸ Enerjisi,”Acil durum Cilt 25, Sayı 12, Aralık 1993, Sayfa:  34-37.

11.    May, B., “GüneÅŸ Enerjisi: Yangın Hizmetlerinde Yeni Güçlü EÄŸilim,” Firehouse dergisi, Nisan 2005, Sayfa 134.

12.   Markley, R., “Elektrik iÅŸ başında,” Firechief dergisi, Mayıs 2008, Sayfa 64-67.

 

---

R E K L A M